Процес на терминал за получаване на LNG
При пристигането на кораб за транспортиране на втечнен природен газ, втечненият природен газ се прехвърля в резервоари за съхранение чрез помпи за разтоварване на кораби, рамена на кораби в течна фаза и тръбопроводи за разтоварване. Изпареният газ (BOG), генериран по време на разтоварването, се връща частично в товарните резервоари на кораба LNG, за да се балансира налягането вътре в резервоарите. Друга част от BOG се компресира от BOG компресори и след това се кондензира в рекондензатор. Кондензираният газ, заедно с изходящия LNG, се изпомпва от изпускателни помпи с високо налягане в изпарителя за регазификация.
Изпарителят превръща LNG в газообразен природен газ. След това природният газ се регулира под налягане и се измерва, преди да бъде изпратен в преносната тръбопроводна мрежа. Освен това е възможно също така директно да се компресира BOG до изходящото налягане в тръбопровода с помощта на бустер компресори, заобикаляйки процеса на регазификация.
Системата за регазификация/пренос на LNG се състои от потопени помпи за течност в резервоара за съхранение на LNG, рекондензатор, изпускателни помпи с високо/ниско налягане, разположени извън резервоара, изпарител и измервателни съоръжения.
При нормални работни условия работи само изпарител с отворена стелаж (ORV) / интегриран изпарител с пълно задържане (IFV). Въпреки това, по време на поддръжка или аварийно пиково бръснене, потопеният изпарител с горене (SCV) може да работи паралелно.
Класификация на LNG изпарителите
Изпарителите са ключово оборудване в приемните терминали за втечнен природен газ и техният структурен дизайн варира в зависимост от източника на топлина, който използват.
1. Въз основа на степента на използване, изпарителите могат да бъдат категоризирани в изпарители с основно натоварване и изпарители с пиково натоварване.
2. Въз основа на вида източник на топлина, изпарителите могат да бъдат класифицирани като изпарители за околната среда (използващи източници като атмосферен въздух, морска вода или геотермална вода), изпарители за процес (използващи топлина от термични или химични процеси) и изпарители с директно нагряване ( използване на топлина, генерирана от изгарянето на гориво).
Често срещани типове LNG изпарители, намиращи се в приемните терминали
Въздушен атмосферен изпарител (AAV)
Междинен флуиден изпарител (IFV)
Отворен изпарител (ORV)
Изпарител с потопено горене (SCV)
(1) Изпарител на околната среда (AAV)
TheВъздушен атмосферен изпарителизползва атмосферния въздух като източник на топлина за изпаряване на LNG.AAV се отличава с проста структура и ниски експлоатационни разходи. Той може независимо да използва околния въздух като източник на топлина, като напълно избягва емисиите на замърсители и шум. Освен това може да събира кондензирана вода и разтопена ледена вода за производствена или домашна употреба.
AAV обаче има някои недостатъци. Например при ниски температури на околната среда е необходим допълнителен нагревател за допълване на топлината. Редовното размразяване е необходимо и за предотвратяване на заледяване на повърхността на тръбите на изпарителя.
Поради сравнително ниското потребление на енергия от нагряването на въздуха, AAV е подходящ само за системи с по-малки инсталационни мащаби и по-ниски изисквания за изпаряване на LNG.
(2) Междинен флуиден изпарител (IFV)
IFV използва междинна течност за пренос на топлина за смекчаване на ефектите от заледяване. Често използваните междинни течности включват пропан, изобутан, фреон и амоняк.
При практически приложения този изпарител работи на два етапа. Първият етап включва топлообмен между LNG и междинния флуид, докато вторият етап включва топлообмен между междинния флуид и флуида източник на топлина.
IFV заема малък отпечатък и може да осигури стабилни скорости на изпаряване. Освен това няма риск от замръзване на морската вода. Значителното му предимство се състои в цялостното използване на енергията, особено за целите на когенерацията (комбинирано производство на топлина и електроенергия).
Този тип изпарител е широко разпространен в системите за изпаряване на втечнен природен газ с основно натоварване, със значителна употреба в японски приемни терминали.
(3) Отворен изпарител (ORV)
ORV използва морска вода като източник на топлина и предлага прост дизайн, удобна работа и лесна поддръжка. Това е основният тип изпарител, използван в много терминали за получаване на LNG по света.
Механичната структура на LNG ORV е проста, с основни външни интерфейси, включително вход за LNG, изход за изпарен природен газ (NG) и вход/изход за морска вода. Топлообменните тръби са монтирани в рамкова конструкция.
Основната единица на изпарителя е тръбата за пренос на топлина с множество тръби, подредени в плоча. Всяка тръба е заварена към колектор за газ или колектор за течност, за да образува плоча на тръбен сноп, а няколко плочи на сноп тръби образуват изпарителя.
LNG влиза от долната главна тръба и се разпределя в отделни малки топлообменни тръби, течащи нагоре в тръбния сноп за топлообмен. В горната част на изпарителя е монтирано устройство за разпределение на морска вода. Морската вода навлиза отгоре и се разпределя като тънък филм по външната стена на тръбния сноп, пренасяйки топлина към втечнения природен газ вътре в тръбите, нагрявайки го и причинявайки изпарение. ORV изисква минимално оборудване и е лесен за поддръжка. Работи без открит пламък, осигурявайки високи стандарти за безопасност.
Освен това, за справяне с външни проблеми с обледеняването, има вариант, наречен SuperORV. Той използва двуслойни тръби за пренос на топлина, където LNG навлиза във вътрешната тръба през долен разпределител, последвано от постепенно изпаряване в рамките на пръстеновидната междина между вътрешната и външната тръба.
(4) Изпарител с потопено горене (SCV)
SCV се състои главно от водна баня, горелка, вентилатор, тръба за впръскване на димни газове, корпус, сноп от топлообменни тръби и комин. Горивният газ се изгаря вътре в горелката, а димният газ с висока температура се изхвърля във водната баня през долната изпускателна тръба, причинявайки турбулентно движение във водната баня.
LNG вътре в топлообменните тръби претърпява достатъчен топлообмен със силно раздвижената вода, което води до нагряване и изпаряване. Поради директния контакт и интензивния топлопренос между високоскоростния димен газ и водната баня, коефициентът на топлопреминаване извън тръбите е висок, осигурявайки еднаква температура на водната баня.
SCV предлага бързо и удобно
Сравнение наLNG изпарители
Понастоящем приемните терминали за LNG обикновено използват ORV, IFV, SCV и AAV. AAV има повече ограничения и се използва сравнително по-малко в приемните терминали.
Изпарителят с отворена стойка (ORV) използва морска вода като топлоносител и е по-рентабилен в сравнение с изпарителя с потопено горене (SCV).
Въпреки това е важно да се има предвид, че ORV изисква по-високи първоначални инвестиционни разходи за оборудване, включително изходи за прием и изпускане на морска вода, тръбопроводи за морска вода, помпи за морска вода и оборудване за пречистване на морска вода.
За приемни терминали за втечнен природен газ с базов товар ORV трябва да бъде основният избор. Въпреки това, ORV има ограничения в случаи на прекалено ниски температури на морската вода, морска вода, съдържаща вредни вещества за оборудването, или когато се обмисля защита на морската среда.
SCV изисква относително по-ниска първоначална инвестиция, заема по-малък отпечатък и позволява бързо стартиране и изключване. SCV обаче изисква гориво, което води до по-високи оперативни разходи в сравнение с ORV.
Потопяемият пламъчен изпарител (IFV) използва титаниеви тръби за топлообмен, което позволява безопасна и стабилна работа дори при наличие на лошо качество на морската вода. Основното предизвикателство при IFV е значителното ограничение при избора на междинни течности.
Избор на изпарители
Изборът на изпарители трябва да вземе предвид техния капацитет за обработка, приложимост, безопасност и надеждност, гъвкавост, инвестиционни разходи, условия на използване (базов товар, пиково бръснене, спешна употреба), фактори на околната среда и климатични условия. В зависимост от специфичните изисквания могат да бъдат избрани подходящи изпарители индивидуално или в комбинация за приложение.
1. Капацитет за обработка:
Обработващият капацитет на изпарителя трябва да съответства на проектираната производителност на приемния терминал. Ако терминалът изисква само „течност навътре, течност навън“ с природен газ единствено за консумация на място или ако годишният обем на обработка е малък и има достатъчно налично пространство, могат да се обмислят изпарители на околния въздух (AAV).
2. Адаптивност и надеждност:
Като се има предвид "функционалното позициониране" на приемния терминал, независимо дали е за основно натоварване, пиково бръснене или комбинация от двете, адаптивността и надеждността на изпарителя стават решаващи. Ако се изисква непрекъсната и надеждна работа, изборът на изпарители трябва да включва такива, подходящи за справяне с основното натоварване, както и за аварийно намаляване на пика, като изпарители с потопено горене (SCV), които позволяват бързо стартиране и изключване.
3. Екологични съображения:
Условията на околната среда около приемния терминал се отнасят предимно до външни температури (включително атмосферни и температури на морската вода) и естеството и параметрите на морската вода. Например, когато избирате Open Rack Vaporizers (ORV), трябва да се вземат предвид фактори като диаметъра и концентрацията на твърди частици в морската вода, наличието на йони на тежки метали, pH стойността и други химични свойства на морската вода.
Икономически съображения
Инвестиционните разходи за изпарители съставляват значителна част от общата инвестиция в приемен терминал. При избора на изпарители трябва да се направи цялостно сравнение между техните фиксирани инвестиции и експлоатационните разходи.
Open Rack Vaporizer (ORV) използва голямо количество морска вода и има определени изисквания за качество на морската вода. Има по-високи инвестиционни и монтажни разходи, но по-ниски експлоатационни разходи.
Първоначалната инвестиция включва разходи за оборудването на изпарителя, поддържащите изходи за всмукване и изпускане на морска вода, тръбопроводи за морска вода, помпи за морска вода и оборудване за пречистване на морска вода. Експлоатационните разходи също трябва да вземат предвид интервала и разходите за повторно нанасяне на покрития за защита от корозия върху повърхностите за пренос на топлина.
В сравнение с потопения изпарител с горене (SCV), ORV използва морска вода, а оперативната консумация се състои главно от консумацията на електроенергия от помпите за морска вода. Следователно предимството му е в значително по-ниските експлоатационни разходи, като съотношението на експлоатационните разходи между двата вида е приблизително 1:10.
SCV превъзхожда по отношение на цялостни инвестиции и разходи за инсталиране, компактен размер и оперативна гъвкавост. Фаталният недостатък на SCV обаче са високите му експлоатационни разходи.
При благоприятни условия на околната среда на морската вода използването на ORV очевидно е най-надеждният и рентабилен вариант.
Въпреки това, ако качеството на морската вода има сериозно отрицателно въздействие върху материалите, използвани в ORV (напр. високи концентрации на големи суспендирани твърди вещества в морската вода, което може значително да повлияе на покритието за защита от корозия върху повърхностите за пренос на топлина и да съкрати техния експлоатационен живот), ORV не трябва да се избира.
Заключение
Всеки тип газификатор има своите предимства и недостатъци, както и специфични работни среди, които са подходящи за тях. За справяне с различни условия в приемните терминали за втечнен природен газ е добър избор да изберете 1-2 типа газификатори за комбинация, които могат да използват съответните си силни страни и да компенсират присъщите ограничения.
Обикновено при конфигуриране на газификатори обикновено се изисква комбинация от типове 1-2. Понастоящем конфигурацията ORV+SCV е предпочитана при избора на газификатори.
Изпарителят с отворен стелаж (ORV) е подходящ за приемни терминали с голям капацитет на обработка и ниски експлоатационни разходи. Изпарителят с потопено горене (SCV) има относително по-високи експлоатационни разходи, но по-ниска първоначална инвестиция и надеждна работа.
В случаите, когато морската вода съдържа високо ниво на седимент или не отговаря на изискваните химични свойства, междинният флуиден изпарител (IFV) може да се разглежда като алтернатива.
В момента има 22 приемащи LNG терминала в Китай, като още 13 са в процес на изграждане по крайбрежието. Изграждането на приемни терминали за LNG значително ще насърчи вноса на LNG ресурси у нас.
Газификаторите са основен компонент на терминалите за приемане на LNG и правилният избор на газификатори пряко влияе върху безопасността, надеждността и икономическите аспекти на работата на терминала.
